Technological equipment for dewatering sludge with a high mineral content

Abstract

Sludge dewatering is a critical stage in the wastewater treatment process, allowing for a reduction in sludge volume, optimization of transportation and disposal costs, and stabilization of the material for further processing or disposal. Current trends in the use of equipment for wastewater sludge dewatering processes are analyzed. The design features and limitations of certain types of equipment are indicated. A particular challenge is the treatment of sludge with a high content of mineral impurities, which cause intensive wear of equipment, blockage of flow, and complications in the operation of traditional dewatering methods. The use of filter presses and centrifuges in such conditions is ineffective, which necessitates the search for more reliable and energy-efficient technologies. Roller presses demonstrate potential advantages due to reduced abrasive impact, low energy consumption, and compact design. The purpose of this study is to evaluate the effectiveness of preliminary sludge treatment using a sand separator before feeding it to a roller press. The research methodology is presented. Sludge formed as a result of dry anaerobic fermentation of household waste at a waste sorting plant was selected as the object for dewatering. The technological scheme of the wastewater dewatering process is considered in detail. The physicochemical characteristics of the sludge before and after separation were analyzed, and the load on the press shafts was measured. The design of the filtration equipment is presented and its operating principle is described in detail. A comparative analysis of the sludge before and after treatment in a sand separator showed a significant improvement in both the physicochemical characteristics of the flow and the stability of the equipment operation. The results obtained allow us to assess the feasibility of integrating a sand separator into the dewatering scheme and its impact on the stability of the equipment operation. Зневоднення осаду є критичним етапом у процесі очищення стічних вод, що дозволяє зменшити об’єм осадових мас, оптимізувати витрати на транспортування та утилізацію, а також забезпечити стабілізацію матеріалу для подальшої переробки або видалення. Проаналізовано сучасні тенденції у використанні обладнання для проведення процесів зневоднення осадів стічних вод. Вказано особливості конструкцій та обмеження певних типів обладнання Особливу складність становить обробка осаду з підвищеним вмістом мінеральних домішок, які викликають інтенсивне зношення обладнання, блокування потоку та ускладнення експлуатації традиційних методів зневоднення. Застосування фільтр-пресів і центрифуг у таких умовах виявляється малоефективним, що обумовлює необхідність пошуку більш надійних та енергоощадних технологій. Роликові преси демонструють потенційні переваги завдяки зменшенню абразивного впливу, низькому енергоспоживанню та компактності конструкції. Метою цього дослідження є оцінка ефективності попереднього очищення осаду за допомогою піскового сепаратора перед його подачею на роликовий прес. Наведена методологія проведення дослідження. У якості об’єкту було обрано для зневоднення осади, які формуються внаслідок сухої анаеробної ферментації побутових відходів на сміттєсортувальному підприємстві. Докладно розглянута технологічна схема процесу зневоднення стічних вод. Проведено аналіз фізико-хімічних характеристик осаду до та після сепарації, а також було виміряно навантаження на вали пресу. Наведено конструкцію фільтрувального обладнання та докладно описано принцип його роботи. Порівняльний аналіз осаду до та після обробки в пісковому сепараторі засвідчив суттєве покращення як фізико-хімічних характеристик потоку, так і стабільності експлуатації обладнання. Отримані результати дозволяють оцінити доцільність інтеграції піскового сепаратора у схему зневоднення та його вплив на стабільність роботи обладнання.